CN103021208A

CN103021208A - 一种用于点读普通书籍的点读机

Info

Publication number: CN103021208A
Application number: CN2012104203148A
Authority: CN
Inventors: 乔东海; 张骥; 王丽娜
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种用于点读普通书籍的点读机，包括点读笔、点读板和控制电路，其特征在于：所述点读板为透明的触摸屏，所述控制电路设置于触摸屏一端的盒体内，触摸屏的信号输出端与控制电路的输入端口连接。本发明创造性地将点读板制成透明形式并放置在书籍对应页面的上方，从而可以使用触摸屏作为点读板，不需要对书籍作特别印刷处理，并且分辨率高，只要配上相应的电子文件，即可适用于各类普通书籍的点读，极大地方便了视力差的人群或老年人阅读。

Description

一种用于点读普通书籍的点读机

技术领域

本发明涉及一种学习用的电子设备，具体涉及一种点读机，尤其是可以点读普通书籍的点读机。

背景技术

点读机，是继学***板点读机，主要原理在于制作发音文件过程中，给发音文件预先设置好对应书本内容的“经纬位置”，使用者将课本置于机器平板上，用专用的笔点书本上的文字、图画、数字等内容，机器通过检测笔的位置变化，确定对应的内容，发出相对应的声音。这种平板点读机分辨率低，只能根据点读机设定的阅读方式阅读文字，不能根据用户需要选择多种播放方式：如字、句、段，可以用于儿童的启蒙教育，但是对于视力差的人群或老年人阅读并不适用。

另外一种是OID（Optical Identification）光学头点读机，主要原理在于采用隐形码技术，将数字编码信息隐藏印刷在书本或者透明薄膜上，通过影像处理设备辨识编码信息，得到并播放相应的语音。这种点读机通常适用于学生教学，只能用专用的点读笔识别书本上的OID（Optical Identification）光学码，能够阅读的书籍需要加OID（Optical Identification）光学码特殊印刷，书籍制作成本高，不能满足对于一般书籍的阅读。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种可适用于教学、视力差的人群或老年人阅读一般书籍的点读机，并且可以根据用户需要选择多种播放方式：如字、句、段。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于点读普通书籍的点读机，包括点读笔、点读板和控制电路，所述点读板为透明的触摸屏，所述控制电路设置于触摸屏一端的盒体内，触摸屏的信号输出端与控制电路的输入端口连接。

上述技术方案中，一改现有平板点读机将书籍放置在点读板上的传统思维，通过设置透明的具有触摸屏的点读板，使用时将点读板放在准备阅读的书上，通过点击触摸屏上标画的页面标识选择书名、版本、页码，将书的三条可见边界与触摸屏边框线对齐，通过触摸屏上标画的选项选择阅读方式，阅读方式可以是字、句、段，边框线内书中的相应的字、句、段都有相应的坐标，在书中点击阅读内容，通过语音单元读出所点读的内容。

上述技术方案中，所述控制电路包括微控制器、液晶显示屏、USB端口、电源模块、语音单元、存储单元、A/D转换器和电源开关，所述触摸屏的信号输出端与A/D转换器相连，经A/D转换后送入微控制器，所述语音单元包括语音控制模块和发声电路，语音控制模块由微控制器控制，从存储单元获得对应的音频文件并通过发声电路播放。

上述技术方案中，所述触摸屏中设有硬质的透明基板。

上述技术方案中，所述液晶显示屏与微控制器相连，由液晶驱动模块驱动，点读机通过按下开关上电后，液晶屏即被点亮，通过调节触摸屏上标画的按钮即可显示书名、版本、页码、音量、阅读速度、阅读方式等信息。

所述USB端口连接在PC机上后通过总线与USB数据传输模块相连，通过存储单元控制模块执行对存储单元写操作，完成更新书籍的电子文档、图片及其语音软件的操作。

所述电源模块由过电保护电路、低电量反馈电路和指示电路组成，与微控制器电源控制模块相连，用以对点读机供电，可提供电源转换器直接供电或充电电池供电，电源转换器直接供电时启动过电保护电路和指示电路，电压过高时自动切断电源，指示电路所指示灯由正常工作的绿色指示变为黄色警告，充电电池供电时启动低电量反馈电路和指示电路，电量过低时指示灯由正常工作的绿色指示变为红色警告。

所述存储单元与存储单元控制模块相连，通过USB数据传输模块更新书籍的电子文档，存储单元控制模块执行对存储单元写操作；通过语音控制模块读出点读内容，存储单元控制模块执行对存储单元读操作。

所述A/D转换器与触摸屏相连，采集触摸屏压力接触点电压并做相应计算，得到数字化的将坐标值，送入微控制器中央处理模块，中央处理模块根据接收到坐标值，启动语音单元控制模块，语音单元控制模块发出指令，储单元控制模块执行对存储单元读操作，语音单元读出相对应的音频文件。

上述技术方案中，存储单元可以有多重选择，如FLASH或SD CARD等。所述存储单元预先存储了书籍的配套电子文档和制作好的音频文件，电子文档为该书出版封装对应的电子文档，发音文件与根据触摸屏触点压力由D/A转换器计算出的坐标值一一对应，每页的每一个坐标值对应相应的发音。

触摸屏标画的调节键按钮分立于触摸屏两边，方便奇偶翻页时调整页面信息和边框线对齐。

采用上述点读机，一种普通书籍的点读方法是，提供对应于该书籍的电子文件，设置待阅读的页码信息，将一触摸屏覆盖于书籍的待阅读页上，通过触摸屏的边缘与书籍的页边对齐定位，根据触摸屏被点击的位置，以及预先设定的阅读方式，确定待发声信息的位置，从电子文件中获得对应的音频文件进行播放，实现点读。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明创造性地将点读板制成透明形式并放置在书籍对应页面的上方，从而可以使用触摸屏作为点读板，不需要对书籍作特别印刷处理，并且分辨率高，只要配上相应的电子文件，即可适用于各类普通书籍的点读，极大地方便了视力差的人群或老年人阅读。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是实施例中电路的模块框图；

图3是实施例中电阻式触摸屏的接口电路示意图；

图4是实施例中一种点读方法的流程图；

图5是实施例中另一种点读方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种点读机，包括控制电路100、触摸屏200和点读笔300，所述控制电路包括外部可见的液晶显示屏110、USB端口120、电源模块130、开关1190，触摸屏200包括标画的边框线210和标画调节键按钮220、230。

请参考图2，为本发明实施例提供的一种点读机的内部框图，在图1 的基础上，所述控制电路100包括液晶显示屏110、USB端口120、电源模块130、语音单元140、存储单元150、A/D转换器160、微控制器170。所述微控制器170包括液晶驱动模块171、语音单元控制模块172、A/D串口控制模块173、电源控制模块174、USB数据传输模块175、存储单元控制模块176、中央处理模块177、时钟模块178。

所述液晶显示屏110，要求可以显示中文字符、数字和图，可以是扭曲向列型液晶显示器(TN-LCD)，彩色薄膜型液晶显示器（TFT-LCD）等。

所述USB端口120，可以通过专用的USB接口芯片实现，USB转串口芯片常用的有CH341、PL2303HX等；也可以是微控制器自带模块，如单片机STM32F103ZET6自带USB SLAVE接口，当该装置通过USB设备与PC机连接时，***检测到USB设备，完成相应的初始化工作，即可从Flash中读取文件。

所述电源模块130，包括过电保护电路、低电量反馈电路和指示电路等，可以由硬件电路搭建结合编写程序软件实现。电源转换器直接供电时启动过电保护电路和指示电路，电压过高时自动切断电源，指示电路指示灯由正常工作的绿色指示变为黄色警告，充电电池供电时启动低电量反馈电路和指示电路，电量过低时指示灯由正常工作的绿色指示变为红色警告，可充电电池可选用锂离子电池（包含锂聚合物电池），镍氢电池等。

所述语音单元140，包括扬声器及其相关硬件控制电路，可根据具体功能需要选用。

所述存储单元150，是指掉电不丢失的片外存放数据的单元，根据实际需要选择，可以是FLASH、SD CARD等，要求PC机与 USB端口120连接后，即可对存储单元150进行读写操作。

所述A/D转换器160，可以根据采样速率等要求具体选择不同芯片，可以是4通道12位的AD7874；可以是DSP接口12位的AD7878；也可以是8通道低功耗12位的AD7888；还可以是4通道双12位的AD7862、12位的高速转换的ADS7843。

所述时钟模块178,，根据微控制器170所拥有的具体硬件条件进行选择，可以是专用时钟芯片，也可是***的有源或无源晶振。

所述微控制器170，可以为工业上广泛应用的单片机MSP430系列，可以为当前比较流行的嵌入式单片机ARM系列，如ARM7、ARM9、STM32等，也可以为高速、低功耗、大容量的FPGA（现场可编程门阵列）芯片来实现中央处理模块所有功能，如Altera公司的Cyclone系列、Xilinx公司的Spartan系列、Actel公司的Pro ASIC系列等。其他模块将根据不同的微控制器实施与之相适应的方案。

所述触摸屏200，可以选择高解析度、高速传输反应、高稳定性电阻式触摸屏，其主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。请参考图3，以4线电阻式触摸屏为例，给出了触摸屏200与微控制器170、A/D转换器160的接口电路图。A/D转换器160以ADS7843为例，ADS7843是一款专为触摸屏设计的带SPI接口的12位AD转换器，内部含模拟电子开关和逐次比较型 AD转换器。4线电阻式触摸屏是由两个透明电阻膜构成的，电阻在X方向及Y 方向呈线性分布，4条线X_RIGHT、Y_TOP 、X_LEFT 、X_BOTTOM分别接至ADS7843的X+、Y+、X-、Y-口线。当触摸屏接收到外界对触摸屏的压力时，两层导电层在触摸点相接触，电阻发生变化。当要采样Y方向的数字化坐标值时，通过将Y+、Y-端施加电压，将 X+送入A/D转换器得到Y方向的数字化坐标值；同理可得X方向的数字化坐标值。而这些转换均由微控制器170通过SPI协议向ADS7843发送命令来完成。以FPGA （Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）为例，DCLK、CS、DIN、DOUT、BUSY、PENIRQ接至FPGA的GPIO（General Purpose Input / Output）口，通过硬件描述语言定义SCLK、CS、MISO、MOSI功能，DCLK为外部时钟输入；CS为片选信号，低有效；DIN为串行数据输入端；DOUT为串行数据输出端；BUSY为忙信号；PENIRQ为中断接收引脚。当屏未受压力时，PENIRQ引脚为高电平，一旦被触压，该引脚由高电平变为低电平，向FPGA发出中断请求。FPGA通过预先编写好的SPI协议向触摸屏发送命令，可读取当前点的 X方向及 Y方向的 12位数字化坐标值。该值与笔触点位置成近似线性关系，因此FPGA读出的 X和 Y值便能描述笔触点在屏上的位置。

所述触摸屏200，还可以选取压电式触摸屏，压电式触控技术介于电阻式与电容式触控技术之间。压电式传感器的触控屏幕同电容式触控屏一样支持多点触控，而且支持任何物体触控，不像电容屏只支持类皮肤的材质触控。这样，压电式触控屏幕可以同时具有电容屏幕的多点触控触感，又具有电阻屏的精准。压电式触控在耗电特性上更接近电容式触控特性，即没有触摸的动作，就不产生耗电，而电阻式则时刻产生耗电。在接口支持上，压电式触控也同样支持串口、I2C和USB接口。从工艺成本上看，电阻式触控制程转到压电式触控制程需要变更生产线设备，而同电容式的ITO（Indium Tin Oxide，铟锡氧化物）和掩模结合的制程相比，压电式触控制程成本约在其80%-90%之间。可以根据需要选择电阻式、电容式、压电式等触摸屏。

所述触摸屏标画的调节键按钮220和230分立于触摸屏200两边，方便奇偶翻页时调整页面信息和边框线对齐。

实施方案：

FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）可以采用并行结构，在高速信号处理时，大大提高处理速度，。因此本实施方案采用FPGA芯片实现所述微控制器170的所有功能，即FPGA （Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）内部包括所述液晶驱动模块171、语音单元控制模块172、A/D串口控制模块173、电源控制模块174、USB数据传输模块175、存储单元控制模块176、中央处理模块177和时钟模块178。所述的FPGA芯片，可以采用Altera公司的cyclone系列芯片，Xilinx公司的Spartan系列芯片，Actel公司的Pro ASIC系列芯片等。

请参考图4，为本发明实施例提供的一种点读机的实施方法流程图一，包括以下步骤：

401：在配置完相应的硬件后，用户在按下电源开关190后点读机上电；

402：判断是否是电源供电，若是转403，若不是转406；

403：点读机通过电源转换器直接供电，通过电源模块130判断电压是否过大，即将电路电压与参考电压比较，如果电压过大，转404，如果电压正常，转408；

404：电压过大，自动切断电源，即过开启电保护电路。

405：指示电路的指示灯由正常工作的绿色指示变为黄色警告；

406：点读机通过充电电池供电；通过电源模块130判断充电电池是否低电量，如果电量低，转407，如果电量正常转408；

407：低电量时无法启动点读机，指示灯由正常工作的绿色指示变为红色警告；

408：正常供电时点读板液晶显示屏110即在上电开机时通过液晶驱动模块171被点亮；

409：通过点击触摸屏200上标画的页面调节键按钮220或230选择书籍、页码，调整音量、阅读速度、选择阅读方式；

410：点读板液晶显示屏110上显示页面设置信息，所述读机页面信息包括书名、版本、页码、音量、阅读速度、阅读方式，中央处理模块177接收指令后作出相应处理。包括书名、版本、页码的触摸屏页面标识和阅读方式以文字方式在液晶显示屏110上显示，阅读音量和阅读速度以图形式由小到大、由底向上分格在液晶显示屏110显示。

411：当书的内容与液晶显示屏110上显示页面标识信息一致时将书的三条可见边界与触摸屏上标画的边框线210对齐，设置好页面相关信息点击触摸屏200标画的调节键按钮220或230中的开始键，在书中点击阅读内容；

412：A/D转换器160采集触摸屏200的压力接触点电压值进行相应计算；

413：A/D转换器将坐标值通过A/D串口控制模块173送入中央处理模块177；

414：中央处理模块177调用相应指令，根据坐标值通过存储单元控制模块176对存储单元150进行读操作，调出预先存储的音频文件；

415：中央处理模块177发送指令至语音单元控制模块172，通过语音单元140发音，读出所点读的内容；

416：整个流程结束。

请参考图5，为本发明实施例提供的一种点读机的实施方法流程图二，包括以下步骤：

501—507：工作流程与401—407一一对应相同，这里不再赘述；

508：点读机正常供电时，USB端口110连接在PC机上，PC机识别USB端口110；

509：中央处理模块177发送指令启动USB数据传输模块175；

510：中央处理模块177发送指令通过存储单元控制模块176；

511：存储单元控制模块176执行对存储单元150写操作，完成更新书籍的电子文档、图片及其语音软件；

512：整个流程结束。

由上述实施例可以看出，在本发明中，利用触摸屏作为点读板，分辨率高，定位准确，可以选择多种播放方式，此外，对于一般书籍，只要存储了该书本的电子文档，便可以通过点读来阅读，极大地丰富了点读机阅读内容。

Claims

1. 一种用于点读普通书籍的点读机，包括点读笔、点读板和控制电路，其特征在于：所述点读板为透明的触摸屏，所述控制电路设置于触摸屏一端的盒体内，触摸屏的信号输出端与控制电路的输入端口连接。

2. 根据权利要求1所述的用于点读普通书籍的点读机，其特征在于：所述控制电路包括微控制器、液晶显示屏、USB端口、电源模块、语音单元、存储单元、A/D转换器和电源开关，所述触摸屏的信号输出端与A/D转换器相连，经A/D转换后送入微控制器，所述语音单元包括语音控制模块和发声电路，语音控制模块由微控制器控制，从存储单元获得对应的音频文件并通过发声电路播放。

3. 根据权利要求1所述的用于点读普通书籍的点读机，其特征在于：所述触摸屏中设有硬质的透明基板。

4. 一种普通书籍的点读方法，其特征在于：采用权利要求1所述的点读机实现，提供对应于该书籍的电子文件，设置待阅读的页码信息，将一触摸屏覆盖于书籍的待阅读页上，通过触摸屏的边缘与书籍的页边对齐定位，根据触摸屏被点击的位置，以及预先设定的阅读方式，确定待发声信息的位置，从电子文件中获得对应的音频文件进行播放，实现点读。